CN107941680A - 用于采用微流控技术的便携式细胞检测和分析的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是细胞检测和分析方法和系统。本发明可以结合至少一个光源、流控芯片和检测模块。可以使细胞在所述流控芯片内流动，并且具体地流过可受到所述光源的作用的检测窗口部分。可以对流动的细胞进行识别和/或分析。所述检测模块可以具体地随着细胞流经所述芯片的检测窗口部分对感兴趣的细胞进行计数。所述检测模块还可以用于随着细胞流经所述窗口而生成或者以其他方式俘获所述细胞的图像，并且将这些图像集体用于分析所述细胞的目的。本发明可以是便携式的，并且可用于偏远地点。

Description

用于采用微流控技术的便携式细胞检测和分析的方法和系统
本申请是2012年03月07日提交的发明名称为“用于采用微流控技术的便携式细胞 检测和分析的方法和系统”的第201280018296.9号(国际申请号PCT/CA2012/000227) 中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明总体而言涉及微粒检测和分析领域，更具体而言涉及采用流控芯片进行微粒检测和分析的领域。
背景技术
枚举出诸如人体体液的样品中的诸如白细胞、细菌和病毒的微观粒子对于人体健康状态的确定具有基本的重要性。具有临床重要性的例子包括计量HIV阳性对象体内的CD4T细胞以及计量接受化疗的患者体内的粒细胞/血小板。当前，流式细胞计量术是一种频繁使用的用于进行快速的血细胞分析的工具。流式细胞计量术是一种使微粒悬浮在流体流内并使其高速通过光学检测区域的技术。由于鞘流和流体动力学聚焦的应用，使微粒按照单个纵列排列，因而可以使每一微粒单独受到光束的询问。所述的微粒检测和分析是以目标微粒群体的光学特性为基础的，例如，荧光和/或散射信号。
尽管流式细胞仪是一种成熟的广泛使用的仪器，但是由于这样的系统的尺寸和成本的原因，流式细胞计量术仍然无法广泛地投入到全球的例行临床使用中。现有技术的流式细胞仪需要复杂的基础设施和受到高度培训的人员进行操作。这些限制使得流式细胞计量术过于昂贵和复杂，因而在资源匮乏的环境下以及偏远地区无法得到支持。
许多现有技术微粒操纵、分类、计数、分析和/或选择系统和单元涉及大的笨重的分析系统。这样的系统可能难以运输，而且在某些情况下难以使用。此外，一些现有技术系统可以包括专门用于某种类型的微粒的内部机构，因此不能分析其他类型的微粒。
相关现有技术系统的例子包括在美国专利申请公开No.2006/0024756中公开的发明，该发明是一种使带有标签的细胞借助磁手段通过腔室或小容器移动的机构。将小容器的腔室放置在两个楔形磁体之间，所述磁体将影响细胞的移动。所公开的这一发明紧凑、结实、价格可承受、易于在偏远地点使用。
在PCT申请No.PCT/KR2004/001736中公开了另一现有技术的例子，该例子是一种用于计量微粒的装置。该发明是一种包括含有微粒的芯片和用于移动所述芯片的位置的移位器的装置。在所述芯片处于特定位置上时拍摄所述芯片的某一区域，并且所述移位器按照预定的时间间隔使所述芯片移动到具有预定距离的位置，从而使与恰好在所述移位之前拍摄过的区域相邻区域处于拍摄位置。通过这种方式，对所述芯片移位和拍摄，直到对所述芯片的所有子区域都拍摄完毕为止。对所述照片进行分析，并计量每一子区域内的微粒数量。将每一子区域内计量的微粒数量加起来，从而计算出样品中的微粒的总数。
在PCT应用No.PCT/EP2006/068153中公开了另一现有技术的例子，该例子是用于检测微粒的装置和方法。该发明涉及位于反应室内的微粒的位移。在该发明中可以包含若干位移器，所述位移器可以具有各种类型。例如，所述位移器可以是允许第一表面和/或第二表面或者它们的至少一个或多个部分相对于彼此进行垂直移动的机构。微粒的位移的作用在于促进指示一个或多个种类的微粒的存在和/或数量的值的检测/确定。
在PCT申请No.PCT/EP2009/053106中公开了另一种现有技术例子，该例子是一种用于针对多重化验中的每者进行样品化验的方法。该发明涉及一种微流控装置，在其通道内包含多个测试区带。使所述测试区带与诸如全血的流体样品接触。所述通道可以包括两个壁，所述壁的至少其中之一是柔性的。对所述微流控装置进行压缩，以降低室壁的内表面之间的距离。通过对多个测试区带的每者处的相互作用进行光学检测而确定每种被分析物的存在，其中，对于所述测试区带而言降低了处于对应位置上的内表面之间的距离。每一测试区带处的相互作用指示目标分析物在样品中的存在。
美国专利申请公开No.2009/0215072也公开了相关现有技术，该技术是一种便携式分析物检测装置和方法。所述装置包括处于试剂盒内的储样器。所述储样器包括混合室，通过样品收集装置收集的样品可以在该室内与试剂发生反应。可以将驱动器耦合至所述试剂盒，以驱动流体通过所述试剂盒。在所述试剂盒内结合了基于微滤筛的检测区域。可以在所述微滤筛的表面上机械俘获细胞群体。来自光学平台的光可以射到所述检测区域上，所述光学平台内的探测器可以采集样品的图像。可以采用软件、算法和/或神经网络对所述图像进行处理和分析。该发明可以涉及对微粒群体进行化学敏化，以检测被分析物，由此可以通过与被分析物的结合检测流体中具体被分析物的存在。
发明内容
就一个方面而言，本发明涉及一种细胞检测和分析系统，其特征在于包括：结合了微流控通道的流控芯片，其可用于使一个或多个细胞在所述微流控通道内流动：被设置为指向所述流控芯片或者所述流控芯片的一部分的光源：以及可用于俘获在所述流控芯片内流动的一个或多个细胞的一幅或多幅图像的检测模块。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析系统的特征还在于，所述流控芯片结合了检测窗口，并且所述检测模块可用于俘获在所述流控芯片内通过所述检测窗口流动的一个或多个细胞的一幅或多幅图像。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析系统的特征还在于，所述光源是置于所述流控芯片之上或之下的照明源。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析系统的特征还在于，所述检测模块结合了CMOS探测器或CCD探测器。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析系统的特征还在于，所述检测模块结合了可用于对所述检测模块俘获的一幅或多幅图像进行分析以生成分析结果的图像分析程序。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析系统的特征还在于，所述图像分析程序可以生成诊断结果。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析系统的特征还在于，所述系统是便携式的。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析系统的特征还在于，可以将所述流控芯片、光源和检测模块结合到单个外壳内。
就一个方面而言，本发明涉及一种用于细胞检测和分析的方法，其特征在于包括下述步骤：将具有一个或多个细胞的细胞样品引入到流控芯片；使所述细胞样品通过所述流控芯片内的微流控通道流动；以及对所述光学成像模块进行操作，从而对在所述流控芯片内流动的细胞样品进行分析。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析方法的特征在于其还包括下述步骤：光学成像模块对探测器进行操作，以俘获流经所述流控芯片的检测窗口部分的细胞样品的一幅或多幅图像；所述光学成像模块对图像分析程序进行操作，从而对所述一幅或多幅图像进行分析；以及所述图像分析程序生成与所述细胞样品相关的细胞分析结果。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析方法的特征在于其还包括所述图像分析程序生成与所述细胞样品相关的诊断结果的步骤。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析方法的特征在于其还包括所述光学成像模块应用一项或多项计算以及一个或多个算法以对所述细胞样品进行分析的步骤。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析方法的特征在于其还包括下述步骤：创建结合了所述流控芯片和光学成像模块的便携式装置：以及用户携带所述便携式装置到各种地点执行细胞检测和分析。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析方法的特征在于其还包括将所述便携式装置携带到下述地点中的一个或多个地点以执行细胞检测和分析的步骤：一个或多个偏远地点：一个或多个发展中地点：一个或多个发达地点。
在本发明的一个实施例中，所述细胞检测和分析方法的特征在于其还包括将所述光学成像系统的细胞样品分析存储到存储机构中的步骤。
就一个方面而言，本发明涉及一种用于细胞检测和分析的设备，其特征在于包括：一个或多个外壳：结合了微流控通道的流控芯片，细胞样品的一个或多个细胞在所述流控芯片内通过所述微流控通道流动：结合在所述一个或多个外壳之一内的光学成像系统，在将所述光学成像系统设置为指向所述流控芯片或者所述流控芯片的一部分时，所述光学成像系统可用于俘获在所述流控芯片内流动的一个或多个细胞的一幅或多幅图像：以及可用于利用所述一幅或多幅图像生成细胞样品分析结果的细胞样品分析机构。
在本发明的一个实施例中，所述用于细胞检测和分析的设备的特征在于其还包括具有下述部件的流控芯片：将细胞样品引入到所述微流控通道的入口：使细胞样品从所述流控芯片移除的出口：以及置于所述流控芯片内的柱。
在本发明的一个实施例中，所述用于细胞检测和分析的设备的特征在于其还包括置于所述出口附近的废料贮存器，所述废料贮存器可用于在细胞样品流经所述微流控芯片之后收集所述细胞样品。
在本发明的一个实施例中，所述用于细胞检测和分析的设备的特征在于其还包括结合在作为便携式、手持式外壳的一个外壳内的流控芯片、光学成像系统和细胞样品分析机构。
在本发明的一个实施例中，所述用于细胞检测和分析的设备的特征在于其还包括连接至所述设备的手持式装置，由此可以通过所述手持式装置将所述细胞样品分析呈现给用户。
在本发明的一个实施例中，所述用于细胞检测和分析的设备的特征在于其还包括可用于应用多荧光检测的光学成像系统和细胞样品分析机构。
就一个方面而言，本公开涉及一种细胞检测和分析系统，其包括：光源：流控芯片；以及检测模块。
就另一方面而言，本公开涉及一种用于细胞检测和分析的方法，其包括的步骤有：将细胞样品引入到流控芯片：使所述细胞样品在所述流控芯片内流经检测窗口部分；对检测模块进行操作，从而对流经所述窗口部分的细胞样品进行分析。
就此而言，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当理解，本发明在其应用中不局限于下述说明中阐述的或者附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够支持其他实施例，而且可以通过各种方式实践和执行。而且，应当理解，文中采用的措辞和术语只是用于说明的目的，不应将其视为具有限制性。
附图说明
在考虑下述对本发明的详细说明时，本发明将得到更好的理解，而且本发明的目的也将变得显而易见。这样的说明将参考附图，其中：
图1示出了本发明的实施例的光学成像系统的配置。
图2示出了本发明的实施例的光学成像系统的配置。
图3a示出了在0秒的时刻上(T＝0s)本发明的微粒检测系统生成的图像。
图3b示出了在1秒的时刻上(T＝1s)本发明的微粒检测系统生成的图像。
图3c示出了在2秒的时刻上(T＝2s)本发明的微粒检测系统生成的图像。
图3d示出了在3秒的时刻上(T＝3s)本发明的微粒检测系统生成的图像。
图3e示出了在4秒的时刻上(T＝4s)本发明的微粒检测系统生成的图像。
图3f示出了在5秒的时刻上(T＝5s)本发明的微粒检测系统生成的图像。
图4a示出了在0秒的时刻上(T＝0s)，在填充分析室之前本发明的分析室内的微粒分布。
图4b示出了在5秒的时刻上(T＝5s)，在填充分析室之后本发明的分析室内的微粒分布。
图5示出了由本发明的CCD探测器生成的由四幅图像构成的图像组。
图6a示出了一种微流控芯片。
图6b示出了一种细胞/微粒检测及分析微芯片的器件布局，以及细胞/微粒检测及分析微芯片的放大图，该图尤其示出了各个柱。
图7a示出了本发明中采用的两个半月形滤波器的透射谱。
图7b示出了本发明中采用的两个半月形滤波器的透射谱。
图8a示出了将细胞样品的流体流动速度标绘为流速的例子。
图8b示出了将细胞样品的通道填充时间标绘为每一行程(1ap)时间的例子。
图9a示出了在50ms的曝光中光学成像系统探测器俘获的图像，S/B：3/2。
图9b示出了在25ms的曝光中光学成像系统探测器俘获的图像，S/B：1300/900。
图9c示出了在15ms的曝光中光学成像系统探测器俘获的图像，S/B：750/550。
图9d示出了在10ms的曝光中光学成像系统探测器俘获的图像，S/B：695/500。
图10示出了提供在现有技术流式细胞仪上执行的和在本发明中执行的测试的结果的比较的表格。
图11示出了现有技术流式细胞仪系统和本发明的线性度测试结果。
图12示出了由在光学成像系统中结合了两个并排放在一起的半月形光学滤波器的本发明的实施例俘获的两幅彩色荧光图像。
图13示出了本发明的实施例的光学成像系统配置，其中，使光源指向一次性试剂盒的上缘。
图14示出了本发明的实施例的光学成像系统配置，其中，使 光源指向一次性试剂盒的底缘。
图15至图19示出了本发明的实施例的光学成像系统。
图20示出了本发明的实施例的流控芯片。
图21示出了本发明的实施例的四色功能的例子。
在附图中，通过举例的方式示出了本发明的实施例。显然可以理解，所述说明和图示只是为了达到例示和促进理解的目的，而不是旨在界定对本发明的限制。
具体实施方式
本发明是用于细胞检测和分析的方法、装置、计算机程序产品和系统。本发明可以至少结合光源、流控芯片和检测模块作为核心元件。可以使细胞或其他微粒流经所述流控芯片。所述流控芯片可以包括光源可作用到的检测窗口部分。随着感兴趣的细胞流经所述芯片时经过所述检测窗口部分，可以通过(例如)能够使感兴趣的细胞发出荧光的光源的照射来识别这些细胞。可以利用所述检测模块分析感兴趣的细胞，例如，发出荧光的细胞。所述检测模块的功用在于，可以对流过所述芯片的检测窗口部分的感兴趣的细胞进行计数或者进行其他分析。所述检测模块可用于在细胞流经所述检测窗口时生成或者以其他方式俘获所述细胞的图像。可以出于对细胞进行分析的目的对所俘获的图像总体或者单独使用。
在本发明的一个实施例中，本发明的检测窗口部分可以是在检测模块中结合的光传感器的有效区域。
与当前现有技术所提供的细胞检测和分析系统相比，本发明可用于提供更简单、更加紧凑、成本有效且具便携性的细胞检测和分析系统。本发明还可以实现比已知的现有技术更好的或者与之相当的性能。由于本发明的实施例具有紧凑的尺寸，而且在一些实施例中其部件可以是现成的部件，其可以具有低功率要求，并且其制造和使用可以经济有效，因而在偏远地区和发达地区都可以采用本发明。因此，本发明可以是为这样的地区提供现场细胞检测和分析的手段，其中在这些地区中，当前无法提供这种服务，因为现有技术系统过大，过于昂贵，如果零件损坏很难找到零件，而且在供电断断续续或者缺电的地区(例如偏远地区和发展中地区)无法使用。因此，本发明可用于世界上的偏远和发展中地区以及发达地区。
在本文中，可以将词语“细胞”理解为包括所有类型的微粒和微粒物质。“细胞样品”一词或类似的语言是指为供本发明使用而提供的并且通过本发明进行分析和/或计数的细胞的样品。“图像”一词可以指光学图像，或者其可以包括其他类型的图像。
可以将本发明的一个或多个核心元件包含到外壳中，所述外壳可以是由任何适当的外壳材料(例如，塑料材料)形成的。如文中所述，所述外壳的尺寸和形状可以根据本发明的配置而发生变化。本发明可以是便携式的，并且在一些实施例中其甚至可以具有可能手持的尺寸。
在本发明的实施例中，所述系统或装置的一些核心元件可以处于所述外壳之外，但是与所述外壳内的元件存在链接(例如，通过有线、无线手段等)，并且在其他实施例中，可以将其他额外元件连同一个或多个核心元件包含到外壳内。所述额外元件可以增强本发明的功能，或者所述额外元件可以是为本发明的用户提供辅助的元件，例如，在可以使用本发明的具体情况下，例如，在偏远地区，由本发明的用户使用的紧急信号或其他元件。
图18和19示出了可以结合一些处于外壳内的部件和其他处于外壳之外的部件的本发明的实施例的例子。如图19所示，本发明可以包括便携式装置88，其可用作手持式装置并包围在外壳中。所述装置可以结合显示器90和小键盘92。使本发明的成像分析方法 和程序工作所需的元件和存储机构也可以包含到所述装置的外壳内，或者这些部件可以处于所述外壳之外。此外，可以将光学成像系统94结合到所述装置内，并且所述光学成像系统94可以从所述装置的基座延伸出来。可以将所述光学成像系统94置于处于所述外壳之外的试剂盒98之上，所述试剂盒可以是一次性试剂盒，也可以是微流控芯片。光源96可以处于所述外壳之外，并且可以将其置于向芯片的上端提供光的位置上。在这一实施例中，可以将本发明的一些部件容纳到单个外壳内，而本发明的其他部件则位于所述外壳的外部。
在本发明的另一实施例中，如图15所示，可以将本发明的部件容纳到单个外壳100内。所述分析器102可以结合使所述成像分析系统和程序工作所需的元件以及存储机构。光学成像系统106、可以是一次性试剂盒的试剂盒108以及可以在其内部放置试剂盒的试剂盒外壳110也可以包含到所述外壳内。
在本发明的又一实施例中，如图16所示，本发明可以包括结合了两个部分的分析装置112，即装置114，其可以是手持式装置，面且可以是现成的装置(是说可以从一般的 零件供应商那里买到，不是针对本发明专门设计的定制零件)，例如，个人数字助理、智能电话、上网本、便携式计算机、膝上电脑、手持式电脑、平板电脑或者任何其他便携式装置。可以将光学分析模块116连接至所述装置。所述连接可以是有线连接和无线连接。所述光学分析模块116可以与装置114一起工作，从而使所述光学分析模块和所述装置的组合能够提供本发明。在本发明的这样的实施例中，光学分析模块可以根据所述手持式装置的平台执行下述包括图像俘获、图像和其他数据的存储以及图像分析的活动中的任何活动。可以通过所述手持式装置或者光学分析模块发送或者以其他方式获得可用于使所述光学分析模块根据所述手持式装置的平台执行的界面，例如，转化界面。
相对于已知的现有技术方法和系统，本发明提供了很多有益之处，包括本发明的实施例的可能的小尺寸。一些现有技术系统涉及大而笨重的单元，或者由于单元的使用方法的原因(例如，所述单元需要易碎的元件，所述单元不便于携带，所述单元无法在专门位置以外的位置工作，或者一旦任何零件发生损坏和破损就不容易对单元零件进行更换等等)而难以在现场情况下使用的单元，例如，难以在偏远地点或者发展中地点现场使用的单元。可以将本发明的一个实施例配置和设计成便携式装置，例如，手持式装置，或其他可以在应用实施点使用的便携式装置。例如，可以将所述便携式装置用于现场疾病监测、水监测或者其他细胞或微粒监测，甚至是在偏远地区。
本发明还提供了一项相对于现有技术的优点，那就是本发明不要求对本发明的元件重新定位。现有技术中的发明要么可能涉及对芯片或者其他样品容器的重新定位，要么可能需要对查看样品的机构(例如，窗口或腔室)重新定位。现有技术中的发明可能还包括其他移动部件，以测量给定量的样品容积，例如，用于激光扫描的反射镜或者用于CCD传感器定位的移动台等。这些现有技术中的发明可能导致分析不准确，因为可能会错过样品的某些区域，并且因此可能会由于错过的样品部分而错误计算结果，例如，样品中的细胞的计数。本发明涉及在流控样品流经芯片，更具体而言在经过芯片的检测窗口部分，的过程中发生的分析。因而，单元的元件不被移动或者重新定位，相反是样品本身在流经检测窗口部分的同时发生移动。
此外，在某些疾病诊断和监测中，必须检查最低量的样品容积，以获得准确的分析结果。由于现有技术光学成像系统的物理限制的原因，必须对大面积的样品成像，以满足这一要求。所要成像的样品的面积可能超过了光学探测器的尺寸，而现有技术则一般通过结合移动的光源或者探测器来覆盖整个样品场而进行补偿。其可能导致不准确，从而劣化现有技术发明的结果。因此，本发明提供了相对于现有技术的有益之处，因为本发明涉及在检测模块之上流动的流控细胞样品，因而在本发明起用的过程中所述检测模块在本发明中保持在相同的位置上。
本发明可以提供的相对于现有技术的相关优势在于，如果如下文所述在本发明中采用滤波器，那么可以不必对所述滤波器重新定位。现有技术的结合了滤波器的发明一般要求，对细胞的滤波器分析发生在远离发生其他分析的区域的特定装置区域内，或者要求可以在装置内对滤波器进行移动或者重新定位。本发明的包括滤波器的实施例可以将所述滤波器定位到某一位置，并在细胞流经所述滤波器时使用所述滤波器。因此，没有必要移动所述滤波器。此外，可以在本发明的系统的同一总区域内(例如，在所述检测窗口部分内)包含几种类型的滤波器(例如，一系列有色滤波器)。
作为本发明可以提供的相对于现有技术的又一优势的例子，本发明的图像俘获技术可以是连续的。现有技术的发明可以基于时间延迟，或者按照设定的时间间隔俘获图像。这一俘获样品图像的方法可能导致不完整的图像集。在图像之间的不进行俘获的间隔中可能出现样品的各个方面。在本发明中，如下所述，将连续拍摄图像。所述图像可以俘获细胞在芯片的检测窗口部分之上的流动。因此，本发明可以生成一组俘获所有细胞的图像。
本发明可以提供的相对于现有技术的优势的另一例子在于，本发明可以针对所述系统所要分析的细胞的类型而进行缩放。一些现有技术的发明被设计为对特定类型的细胞或微粒进行分析。因此，现有技术发明的尺寸和构造是为了适应具体类型的细胞而开发的。而本发明则可以用于分析各种类型的细胞。由于细胞流经所述流控芯片的检测窗口部分的事实，因而在本发明的实施例中，所述流控芯片的检测窗口部分可以是很小的。本发明能够借助很小的检测窗口部分上作的事实能够允许将本发明设计和构造为小的单元，例如，手持式单元，甚至更小的尺寸。
本发明可以提供的相对于现有技术的优势的另一个例子是本发明所需的(细胞的)样品尺寸可以小于现有技术的发明所需的样品尺寸。一些现有技术发明需要大的微粒涂片。然而，由于随着细胞流经本发明的检测窗口部分可以对样品中的细胞进行分析，因而在采用本发明时并非总是有必要采用大的微粒涂片以生成有用的分析。在细胞流经本发明的检测窗口部分时能够俘获所有的细胞，这意味着对于本发明而言样品尺寸可以更小，而且结果仍然可以准确有用。
本发明可以提供的相对于现有技术的优势的另一个例子在于，在本发明中减少了细胞群聚的可能性。从现有技术发明中细胞可能发生群聚的意义上来讲，可能会对现有技术发明造成妨碍。发生群聚的细胞能够降低现有技术发明的准确性。具体而言，如果细胞在样品中发生群聚，那么细胞的计数可能是错误的。本发明由于是在细胞处于运动中时(例如，在细胞流经本发明的检测窗口部分时)对细胞进行分析的，因而可以避免细胞的群聚。因而，本发明中的细胞的流动可以提高本发明的细胞分析结果比现有技术发明产生的结果更加准确的可能性。
本发明与其他现有技术细胞/微粒检测系统的比较表明，本发明提供了相对于现有技术系统的优势，因为本发明可以消除在现有技术系统中发现的任何额外的移动部件，例如，用于激光扫描的反射镜或者用于CCD传感器定位的移动台。本发明可以在无需这样的移动部件的情况下测量给定量的样品容积。为了执行某一疾病诊断和监测，必须检查最低量的样品容积，以获得准确的分析结果。由于现有技术光学成像系统的物理限制的原因，必须对大面积的样品成像，以满足这一要求。在所要成像的区域超过了光学探测器的尺寸时，通过移动光源或探测器覆盖整个样品场将变得不可避免。本发明的系统和方法不需要现有技术中结合的移动部件，如文中所讨论的。对运动部件的需求的消除使得本发明能够被形成为具有比现有技术系统更小的尺寸。本发明提供了一种便携式细胞仪，因而将本发明的成像方案与专门设计的微流控芯片的使用相结合能够提供与现有技术系统相比微型化的光学微粒检测系统。本发明可以是宽场动态成像平台。还可以使本发明微型化并集成到手持式分析仪上，从而将其用于护理点全球健康应用。
本发明还可以提供这样一种相对于现有技术的优势，即，在本发明中通过结合微制造技术和芯片上实验室技术克服了常规现有技术流式细胞计的缺陷。本发明可以是微型化移动细胞分析系统，即微流控芯片上实验室装置。本发明的这些方面提供了很多相对于现有技术的优势，包括小样品需求、快速分析过程、结合体积高效的光部件和电部件的能力以及便携式的廉价仪器的提供。
本发明提供了作用全面的便携式的基于微流控的细胞仪。本发明的系统的灵敏度可以至少为10^4MESF，并且可以借助各种各样的允许实施临床相关化验的荧光团工作。还可以优化本发明的仪器的通量，以降低分析等待时间，并达到精确的流控流量控制，正如有必要确保由本发明的系统和装置产生的测试分析和结果的准确度。本发明的机械系统还可以用于建立多色荧光检测化验。
在一个实施例中，本发明是一种用于细胞检测和分析的光学平台，其形成了诸如手持式细胞仪的便携式细胞仪的基础。通过采用宽场动态成像技术，本发明可以去除在常规的现有技术多色荧光检测系统中发现的所有移动部件。在本发明中可以将阵列滤波器放置到光学探测器的前面，从而在不具有任何机械部件的情况下实现多色荧光检测。
在一个实施例中，本发明的系统可以由低功率、现成的部件(表示所述部件可以从一般的零件供应商那里买到，并非是为本发明专门定制的部件)构成。本发明的平台可以结合毛细管微流控装置、光学系统以及图像采集和分析程序。所述图像采集和分析程序可以结合一种或多种算法以及其他计算。所述图像采集和分析程序可用于向本发明的用户提供结果和报告，以提供用于包括诊断目的在内的目的的细胞分析。
本发明的一个实施例可以结合至少表现出2000MESF的灵敏度限制的一组校准珠粒。
本发明的一个实施例可以是用于实现CD4分析和计数的系统、装置和方法。本发明的其他实施例可用于实现其他类型的分析和计数，例如，对CD3、CD8、CD64、CD4和CD4细胞中的任何细胞的分析和计数。而且，本发明的实施例可以结合用于实现单色或诸如双色的多色功能(多路复用功能)的系统。本发明还可以包括可用于直径处于大约1微米到大约100微米的范围内的大小的微粒的检测、跟踪和计数的系统、装置和方法。
图21示出了本发明的实施例的四色功能的例子。在这一例子中，示出了多色荧光检测。具体而言，在图21中应用结合了四个滤波器160、162、164和166的四色检测。每一 滤波器可以具有不同的颜色，并且可用于识别根据每一滤波器的感兴趣的细胞。本领域技 术人员将认识到本发明的实施例可以包括额外的滤波器，并且可以提供用于超过四种颜色的多色荧光。
本发明的系统至少可以包括下述部件作为其核心：光源；流控芯片：和检测模块。
可以通过与诸如电源的动力源的直接连接为本发明提供动力，或者可以为本发明配备内部或外部电池，所述电池可以是可充电电池。所述电池也可以是太阳能电池，或者在本发明的一些实施例中可以是发条电池。
本发明的一个实施例可以是如图17所示的系统118，其结合了分析装置120和试剂盒122。核心系统124可以连接所述分析装置和试剂盒。可以通过有线连接和无线连接 实现这一连接。如图17所示，可以将所述核心系统的元件结合到所述分析装置内，或者结 合到所述试剂盒内。
所述分析装置为便携式装置，并且可以是手持式装置。所述分析装置可以结合几个元件，例如，显示器126、输入/输出机构128、CPU130、存储或内存机构132、功率控制134和通信机构136。也可以结合到所述分析装置中的核心系统元件包括光学成像系统的元件，例如，可以是照明源或其他光源的光源138、透镜140以及可以是CCD探测器或其他探测器的探测器142。还可以将作为所述核心系统的部分的图像分析程序或系统144结合到所述分析装置内。所述试剂盒可以具有结合到其上的核心系统元件，例如，可以是微流控芯片或其他微流控装置的微流控装置146，并且还可以具有作为慢干化学试剂或其他试剂的试剂148。
本领域技术人员将认识到本发明的系统可以具有其他构造，其中，可以将分析装置、试剂盒以及核心系统部件结合到单个外壳内，电可以结合到各种外壳内，如文中所述。
本发明的部件也可以具有各种类型。在本发明的一个实施例中，所述光源可以是光照明源。在本发明的一些实施例中，可以使自由空间或者光纤/光导与光源耦合或者通过其他方式连接。所述光源还可以包括集成到所述光纤/光导内的自由空间滤光器和/或布拉格光栅滤波器。所述光源还可以包括光学探测器。
在本发明的一个实施例中，所述流控芯片可以是流控装置、微流控装置、流控试剂盒、微流控试剂盒、微流控芯片、CCD芯片或者其他适用元件。所述流控芯片可以结合一个或多个区域，例如，样品加载隔室、混合室和分析室。例如，如图20所示，在本发明的一个实施例中，流控芯片可以包括样品引入入口150、样品准备室、微粒分析室和废料贮存器。样品可以沿微流控通道152流动。细胞样品在芯片上(尤其是经过探测器窗口部分154)的流控移动可以完全通过毛细力驱动。其可以消除任何对复杂的流控驱动部件的需求，例如，真空泵。所述流控芯片还可以包括检测窗口部分。
本发明还可以结合如图20所示的贮存器156，以及出口158。
在本发明的实施例中，所述流控芯片可以是一次性的。作为利用一次性流控芯片的本发明的应用的例子，可以将本发明用作血液分析仪器。本发明的这样的实施例可以包括两个部件：包括微粒检测分析系统的硬件；以及流控芯片。例如，通过针刺人的皮肤抽取血液而收集血样。可以通过(例如)毛细力将所述血液引入到所述流控芯片内。如文中所述，本发明可以起到在所述血液样品的基础上实施分析和/或检测过程的作用。在完成所述分析和/或检测过程时，可以将所述流控芯片处理掉。本领域技术人员将认识到，这只是本发明的可能的使用的一个例子，并且具体而言只是本发明的包括一次性流控芯片的实施例的使用的一个例子。本领域技术人员还将认识到，本发明的其他采用或者不采用一次性流控芯片的使用也是可能的。
本发明的流控芯片可以由各种材料制成，例如，由玻璃或者聚合物衬底制成。可以在流控芯片中，或者从一般的角度来说在本发明中，包含用于调节细胞样品在芯片上的流控流量(包括经过探测器窗口部分的流量)的流控流量调节机构。这样的流控流量调节机构可以包括(例如)一个或多个几何停止阀和/或一个或多个泵，所述停止阀随着流控阻力的不同而具有变化的微通道几何结构。
在本发明的一个实施例中，所述检测模块可以是图像采集和分析模块，其可以包括光学探测器。所述光学探测器可以具有各种类型，例如，电荷耦合器件(CCD)图像传感器或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。在本发明的一些实施例中，可以使自由空间与光学探测器结合。在本发明的一个实施例中，所述图像采集和分析模块可以包括(例如)3mm×0.5mm矩形CCD传感器、具有大约10.2mm×8.3mm的有效探测而积的CCD传感器 或者其他适用传感器。所述实施例还可以包括与所述传感器相关的驱动电路。可以在本发 明中包含额外的图像分析程序，并采用其分析和处理采集到的光学图像，以实现微粒和细 胞检测及枚举。本领域技术人员将认识到所述图像采集和分析模块的各种可能的实施例， 以及从一般的意义上来讲的本发明的各种可能的实施例。
所述检测模块可以包括自由空间滤光器。还可以在所述检测模块中包含一个或多个集成的探测器。所述一个或多个集成探测器可以包括传感器方面，例如，盖覆有一个或多个滤波器的光学有效传感器表面，所述盖覆可以是直接盖覆，或者所述一个或多个集成探测器可以是盖覆了一个或多个滤波器的独立的光学元件，其中所述滤波器可以置于所述流控芯片的窗口部分的前面。所述盖覆可以发生在制造过程中或者稍后的时间点上。可以使所述集成探测器与所述探测器窗口部分结合或者包含于其内。还可以将所述检测模块传感器有效区域划分成若干较小的子区域，并且每一子区域可以覆有滤光器，下文将对此予以更为详细的描述。
在本发明的一个实施例中，可以应用下述方法使用所述系统。例如，在所采用的本发明的实施例中，所述光源可以包括照明源，其可以是激光二极管，也可以是发光二极管(LED)装置。所述照明源可以充当激励源，并且可能影响所述流控芯片内的细胞的流量。
在本发明的一些实施例中，可以是细胞样品与其他要素混合，例如，带有荧光标签的抗体。所述混合可以发生在样品准备步骤中。可以人工地，在小瓶内，或者通过混合室完成所述混合，所述混合室可以与本发明集成，并且可以包含在本发明采用的微流控芯片或器件内。本领域技术人员将认识到可以应用各种方法准备所述细胞样品，从而使其包含混合物。
例如，在受到照明源照射的同时，感兴趣的带有荧光标签的细胞将发射出不同的波长。可以通过探测器模块俘获感兴趣的带有荧光标签的细胞的波长。
在本发明的一个实施例中，成像系统可以包括放大透镜，例如，定制设计的三元件可伸缩7×或10×光学透镜或其他透镜。所述放大透镜可以对感兴趣的带有荧光标签的 目标细胞放大，并将这些细胞投影到光学探测器上。
可以将所要测试的细胞的样品加载到流控芯片上，例如，一次性塑料微流控芯片或者其他流控芯片。所述流控芯片可以由热压印或注塑技术形成，以实施指定的光学测量。
在将样品细胞抽吸到所述流控芯片上之后，可以使所述样品与试剂混合，例如，所述试剂是盖覆在流控芯片的表面上的慢干或者冻干试剂。可以采用无源流控混合器准备用于后续的光学分析的样品。例如，所述混合器可以通过采用带有荧光标签的抗体对感兴趣的细胞进行标示而对所述样品进行准备。所述无源混合方案可以去除更加笨重的有源器件，从而降低系统的总复杂性。
可以采用由诸如CMOS探测器或CCD探测器的光学探测器的尺寸界定的询问线或询问区检查和测量受到激发的荧光细胞以及任何荧光信号。由于在本发明中动态地完成细胞枚举，因而细胞的表现良好的有序流动模式对于所述系统的最佳使用而言是理想的。为了创建这一类型的细胞流动模式，在本发明的一个实施例中，可以在流控芯片内形成流控通道。所述流控通道可以包括窄的询问区，可以将该区域设计为建立细胞的层流。例如，所述询问区可以是具有大约15-50微米的深度的以及低于500微米的宽度的通道。产生层流或者具有严格的片层状的流动可以提高所采集到的图像的质量，以及提高动态细胞检测的准确度。
图1示出了可以包含在本发明的实施例的检测和分析模块内的光学成像系统。在这一实施例中，所述成像系统可以利用光纤光输送和收集部件。这样的光纤光输送部件10和收集部件的使用可以降低仪器的复杂性。这样的光输送和收集部件的使用还进一步提高了本发明的鲁棒性和性能。在这一实施例中，可以采用发射滤波器盖覆所述一个或多个光学探测器12。可以采用激励滤波器进一步盖覆所述光学光输送器10。可以在制造所述光 学探测器时或者在以后的时间点上添加本发明的元件上的任何覆盖层。采用发射滤波器盖覆一个或多个光学探测器可以消除多色或多路复用分析中对移动部件的额外需求，而这一需求却是现有技术荧光检测中所要求的。
还是如图1所示，本发明可以包括透镜14和一次性试剂盒16元件。
图2示出了可以包含在本发明的实施例的检测和分析模块内的光学成像系统的另一种可能的配置。图2所示的本发明的这一实施例可以包括连接了光纤/光导19的照 明源18。可以采用激励滤波器盖覆所述光纤/光导和/或照明源。所述实施例还可以包括 一次性试剂盒20、透镜22和探测器24。可以采用发射滤波器盖覆所述探测器。本发明的 这样的实施例可以提供相对于现有技术的独特优势。例如，本发明的这一实施例可以在信 号收集方面更加有效率，因为所述探测器被直接置于样品之下，所述样品可以是带有荧光 标签的样品。所述探测器可以包括成像透镜。所述样品的流动和收集以及成像可以主要取 决于所述成像透镜的光收集效率。本领域技术人员将认识到可以按照各种方式配置本发明 从而实现预期的结果，而且图1和图2只是本发明的可能的配置的例子。
流控芯片的分析室中的细胞样品的进入可以触发所述光学探测器，例如，CMOS探测器或CCD探测器，以俘获图像。随着细胞经过所述流控芯片之上或者经过其检测窗口部分，所述光学探测器可以俘获流入到所述分析室内或者流经所述分析室的细胞的图像。所述窗口的位置可以根据流控芯片的形状而变化，因此所述光学探测器的位置也可以随之变化。
随着流控细胞样品移动到分析室内并对其填充，所述光学探测器可以继续随着时间的推移俘获光学图像。如图4a和4b所示，所述分析室可以随着细胞28流入到所述分析 室内而受到填充。图4a示出了在由T＝0表示的时间点上在发生流动继而填充所述分析室 之前细胞28的例子。图4b示出了在稍后的时间点上(例如，T＝5)受到样品中的细胞28填 充的分析室。箭头30指示细胞向分析室内的流入，其可以使得分析室变得受到填充，而且 在这一例子中细胞是从左到右横向流动的。本领域技术人员将认识到，根据本发明的尺寸、 形状和配置，细胞的流动可以沿各种方向。
一旦所有的细胞样品都已经进入了分析室，或者在全部的细胞样品进入所述分析室之前，所述分析室可以受到填充，使所述分析室受到填充的时间点和细胞样品的量可以取决于分析室的尺寸和形状、细胞样品中的细胞的类型、收集的细胞样品的量以及根据用户执行的一项或多项具体测试进行分析所需的样品的最低量。
一旦整个分析室被彻底填满，所述光学探测器就可以停止图像俘获过程。一旦光学探测器停止俘获光学图像，那么可以结合所有的俘获图像进行分析。本领域技术人员将认识到本发明的实施例可以在停止生成图像时结合其他时间点或事件，而且在本发明中可以根据本发明的配置、细胞样品的性质等应用各种使图像停止生成的时间点或事件。
对图像的分析可以涉及计算流经所述流控芯片的检测窗口部分的感兴趣的细胞的数量，例如，荧光细胞的数量。本发明可以生成总的细胞计数。在本发明的一个实施例中，可以使流控细胞样品的缓慢移动保持在流控芯片内。在本发明的其他实施例中，可能需要对大的细胞样品容积进行分析。在本发明的这样的实施例中，可能生成并因此必须记录和处理大量的图像。
在本发明的一个实施例中，例如，在手持式便携式系统中，可以将所俘获的图像存储在所述系统中包括的并且包含于所述手持式便携式系统内的存储单元中。电可以在所述便携式系统中包含图像处理系统，或者其可以处于所述便携式系统之外并与所述便携式系统链接。可以采用所述图形处理系统对所俘获的图像进行处理和/或分析。
如图3a-3f所示，本发明可以在一时间段内俘获或者以其他方式生成一幅或多幅图像。所述时间段可以对应于本发明的活动，例如，采用细胞填充所述分析室所用的时间或者本发明被配置为取得图像的任何其他时间段。如图3a-3f所示，本发明可以俘获或者以其他方式生成一系列图像。可以在相继的时间点上生成这些图像，并且所述时间点可以是有规律的间隔，或者可以是不规律的时间点。例如，图3a-3f所示的图像是本发明在不同时间上俘获的图像的例子。T＝0表示图像俘获采集过程的开始，并且因此是生成第一幅图像的 时间点。
图5还示出了可以通过本发明的分析模块将本发明的光学探测器俘获的图像结合到一起。作为例子，所俘获的图像32、34、36、38和40可以集体生成一组图像。可以对该 组图像进行分析，以提供各种类型的信息。该组图像一起可以示出经过所述流控芯片的检 测窗口部分的所有细胞33。可以利用该组图像计量每幅图像中的细胞，从而计算出经过所 述检测窗口部分的细胞的总数。在本发明的一些实施例中，可以俘获冗余的图像(如图5所示)。俘获冗余的图像或者所述图像内的冗余度可以提高本发明的实施例中的细胞检测准确度。可以将本发明的实施例配置为俘获无冗余度的图像。
一旦采用细胞样品填充了所述流控芯片的分析室，那么所述探测器就可以获取所述分析室内的样品的静态光学散射图像。可以通过曝光研究对样品的这样的静态光学散射图像进行分析，以识别出各种细胞的以及总体的细胞样品的更为精细的细节。这样的更加精细的细节可以提供对本发明的用户有用的额外信息，例如，细胞形态、载体溶液的光学密度。这样的信息在诸如疟疾诊断、肺结核诊断等的疾病诊断和监测以及化验中可以独立地或者与本发明基于细胞样品生成的其他分析结果相结合而发挥重要作用。
本发明可以提供一种随着样品细胞流经检测窗口部分而对样品细胞执行光学测量的方法。所述样品细胞可以同时在流控芯片内传播。所述光学测量可以包括荧光测量和散射测量。
为了实现荧光测量，可以在本发明的方法中包含多色荧光检测步骤。具体而言，可以利用所述检测模块俘获多色荧光染料的图像，或者随着细胞样品的细胞经过所述检测窗口部分而检测这样的多色荧光染料。
可以应用算法处理由所述光学探测器采集的图像或任何其他数据。例如，可以对所述细胞样品中的流动的细胞应用动作分析，以生成特定的数据结果。作为另一个例子，可以由总体上应用于细胞样品的检测模块分析以及在细胞样品流经检测窗口部分时俘获的图像生成与细胞样品总体相关的统计数据。
在本发明的一个实施例中，细胞的分析可以是在细胞通过检测区域的同时即时发生的。在这一实施例中，没有必要在分析步骤开始之前收集一组图像。可以一生成图像就发生图像分析。
在本发明的另一实施例中，可以发生两阶段分析过程。作为第一个步骤，可以在生成图像的同时对一幅或多幅图像进行分析，由此对每幅图像进行即时分析。作为第二个步骤，将本发明在指定的时间段(例如，采用测试样品的细胞填充所述分析室所需的时间)内生成的一组图像作为整体进行收集和分析，如文中所讨论的。
可以将本发明的一个实施例设计为实现多路复用分析。在这样的实施例中，可以实现多色荧光成像。例如，可以将一个或多个线性探测器放置到所述探测器窗口部分内。可以采用截然不同的检测滤波器盖覆每一线性探测器。每一线性探测器可以检测或者突出显示所述细胞的荧光染料的某种特定颜色。所要检测或者突出显示的细胞的荧光染料的特定颜色可以由所选择的具体滤波器决定。所述检测模块可以生成每一线性探测器的图像。在使两幅或更多幅独立的荧光图像重叠时，可以建立多色荧光血细胞计数系统。通过增加更多盖覆有截然不同的检测滤光器的线性探测器，能够将这一系统扩展成用于一定范围的分析和化验的多色便携式和/或手持式细胞仪系统。
例如，可以采用具有一种或多种颜色的屏板部分或者其他滤波器盖覆所述检测窗口部分，例如，红色屏板、绿色屏板和透明部分。将各种颜色合并到所述检测窗口部分内可以允许同时测试几个结果。例如通过直接附着使所述覆盖层附着到所述流控芯片中包含的所述窗口部分的顶表面上，或者可以在可以置于所述窗口部分的前面的透明光学元件上提供所述覆盖层。
在本发明的实施例中，所述检测窗口部分可以两次或者更多次地结合相同的颜色。例如，所述检测窗口部分可以结合两个相互隔开的红色屏板。本发明可以生成本发明从所述细胞样品经过的初始颜色屏板收集到的以及从所述细胞接下来经过的相同颜色的屏板收集到的结果的平均值。
根据本发明的配置以及细胞样品的性质，可以通过采用多种颜色或者多次采用一种或多种颜色来验证本发明的准确性，由此为一些类型的分析提高本发明的准确度保证。本领域技术人员将认识到，这样的在检测窗口部分内结合了一种或多种颜色而且有可能在所述检测窗口部分内对一种或多种颜色结合两次的检测模块可以用于各种分析目的。
本发明是一种可以包括如图2所示的荧光激励和检测平台的微粒检测和分析系统。本发明的平台可以包括诸如激光二极管或LED的用于产生激励的照明源18、用于信号收集的发射滤波器以及诸如CMOS或CCD相机的用于检测的光学探测器24。可以将所述照 明源连接至可以盖覆有激励滤波器的光纤/光导19。在受到照射的同时，感兴趣的带有荧 光标签的微粒可以发射出具有不同的波长的能够被所述光学探测器俘获的波。所述成像系统可以是物镜22，例如，现成的显微镜物镜，其可用于对目标细胞放大并将其投射到所述光学探测器上。可以将所要测试的样品加载到所述一次性试剂盒20上，例如，一次性塑料微流控芯片。所述微流控芯片可以根据适用的光学测量由热压或注塑技术形成。所述图像采集和分析模块可以包括矩形CCD或CMOS传感器以及相关联的驱动电路。
如图13和14所示，本发明的光学成像系统的配置可以结合包括处于变动的位置上的照明源在内的部件。如图13所示，在本发明的实施例中，可以将具有发射滤波器的探测器连接至成像透镜76。可以使所连接的探测器和透镜置于所述一次性试剂盒74之上。 可以将所述照明源72置于所述一次性试剂盒之上，并且可以使其具有一角度，从而向处于 所述成像透镜的下面的一次性试剂盒的上表面提供光。
如图14所示，在本发明的另一配置中，可以将具有发射滤波器80的探测器连接至成像透镜82。可以将所连接的探测器和透镜置于一次性试剂盒84之上。可以将照明源86 置于所述一次性试剂盒的下面，并且使其具有一角度，从而向处于所述透镜的下面的一次 性试剂盒的底面提供光。本领域技术人员还将认识到，本发明的元件的其他配置在本发明 的实施例中也是可能的。
可以采用图像分析程序对所采集到的光学图像进行分析和处理，从而实现微粒和细胞的检测和枚举。
本发明可以结合几个元件，包括可以可从市面购得的现成的元件。结合现成的元件可以降低本发明的装置和系统的成本。例如，可以是各种类型的珠粒与本发明结合，例如，以藻红蛋白(PE)(激励/发射532nm/585nm)和PE-Cy(激励/发射532/700nm)为标签 的具有6μm的直径的珠粒。作为另一个例子，本发明可以结合盐，例如，1×磷酸盐缓冲盐 水(PBS)(产品号码BP2438-4)。作为另一个例子，可以在本发明中结合可以通过现成渠道 购得的细胞质控品(immunotrol)，其既可以是高计数控制又可以是低计数控制。可以在本 发明结合诸如10×的NA0.30的显微镜物镜。电可以在本发明中结合诸如PixelflyUSB的 CCD相机。本发明还可以结合用于荧光发射收集的滤光器，例如，585/40和708/75滤波器。 作为另一个例子，可以在本发明中结合现成的光学透镜筒组件。本领域技术人员还将认识 到，可以将不是现成的而是专门被构造为结合到本发明中的其他部件或者将现成的部件和 为本发明专门构造的部件的组合与本发明一起使用。
在图6a和6b中示出了本发明的设计布局以及在本发明中结合的所制造的聚合物微芯片42。所述微流控元件可以由样品引入入口、样品准备室、微粒分析室和废料贮存器构成。在自主的微流控系统中，例如，在本发明中结合的系统中，可以完全靠毛细力驱动芯片上的流控移动。这消除了本发明对复杂的流控操纵和驱动部件的需求，例如，真空泵、管和密封。可以采用由探测器的尺寸界定的询问区检查和测量所激励的荧光信号。由于可以动态地完成所述细胞枚举过程，因而如果实施表现良好的细胞流动模式，那么其可以提高所述装置和系统的性能。本发明实现了这样的表现良好的细胞流动模式，如文中所述。
在本发明中，可以通过使流动严格具有层流性的方式设计所述窄询问区的微流控通道44。例如，可以将所述窄询问区46设计为具有适当的尺寸，以获得允许本发明实现最佳功能所需的流量。本发明的一个实施例的通道可以具有大约15微米的深度以及超过大约800微米的宽度。本领域技术人员将认识到，这只是本发明中可以结合的窄询问区的尺寸的例子，可以在本发明中结合其他的询问区尺寸。
用以实现具体流量的窄询问区设计可以具有提高所采集到的图像的质量以及使动态细胞检测更加准确的效果。在检测点之外，所述通道可以拓宽48，从而降低流控阻力并提高流动速度。这一独特的设计可以允许本发明中的流体流在整个分析时间内保持均匀的速度。一旦所述室得到了填充，就可以对已知的样品容积进行分析。例如，这可以是CD4T 细胞枚举分析中的重要的分析标准。
所述微流控通道可以包括一个或多个柱50，如图6b的放大截 面所示。所述柱可以具有各种尺寸，例如，大约100微米宽。可以使 所述柱在所述通道内按照规律均匀地间隔放置，或者使其更加随机地 隔开。可以通过放置所述柱而影响细胞的流动，并且甚至可以通过放 置所述柱而影响流动方向或者流速。所述柱还可以起到避免所述细胞 群聚的作用。如文中讨论的，细胞的群聚可能对细胞分析结果造成不 利影响，因此所述柱可以起到避免细胞群聚的作用，并且因此可以促 进本发明的分析结果的准确性的提高。
所述柱还可以具有使所述芯片的各个层分离的高度，因此可以使层间的空间发生改变。通过这种方式，可以根据具体细胞的尺寸利用所述柱阻碍或者促进具体细胞的流动。例如，处于特定点上的芯片的层之间的空间可以由所述柱的高度决定，其中所述柱在使每一层与其他层保持一距离的位置上对所述层进行支撑。在芯片的特定区域内，细胞可能会比芯片的层之间的空间大，在这种情况下，可以阻碍细胞在芯片的这一区域流动，并且可以迫使其沿芯片内的芯片层间空间足以大于细胞的尺寸的方向流动。
可以采用光刻技术制造将在本发明中使用的可以是诸如一次性试剂盒的试剂盒的微流控芯片。可以采用层流压印工艺对所述芯片的晶片进行封装。所述芯片的基底层可以由诸如塑料丙烯酸树脂的各种材料构成。所述基底层或者下层可以结合流控结构，例如，通过SU-8负性光致抗蚀剂界定的结构。可以采用光刻技术对所述微流控信道构图，因而最初可以沉积下层，例如，所述沉积步骤可以涉及旋涂和干燥技术。可以使所述下层完全固化。
接下来，可以通过(例如)与下层的沉积所采用的相同的步骤沉积第二层。例如，可以借助通过光掩模的曝光对所述第二层构图。可以对经曝光的样品进行烘焙和显影，以形成本发明的功能所需的预期特征。
所述芯片的盖层或帽层可以由诸如塑料丙烯酸树脂的各种材料构成。所述盖层可以是所沉积的部分固化SU-8光致抗蚀剂层，其具有机械钻取的通孔，以形成入口和出口。
可以按照接合缓慢推进(bonding jog)中的配准组装所述基底层和帽盖层，并在层压压机内的机械载荷下对其进行加热。可以使所述基底层和帽盖层保持一段时间，以形成所述接合。
如果通过批量生产制造一次性试剂盒，那么可以采用注入模制或者热浮凸压印法形成所述一次性试剂盒。
可以在制造过程中将具有液体或者固体粉末的形式的试剂，即与荧光染料轭合的抗体，存储或者预加载到所述一次性试剂盒内。
本发明可以涉及测量步骤。如图2所示，本发明的细胞/微粒检测和分析平台的 光学成像系统与标准的现有技术荧光成像方案的差别可以在于，本发明可以不包括发射滤波器或者任何二向色反射镜。对于多色检测而言，可以在本发明中向光学检测系统内结合定制设计的发射滤波器。
可以将图7a和7b所示的滤波器组输出示为在本发明中使用的滤波器的透射谱52和54。这些谱可以表示本发明的光学特性。图7a所示的谱52表示本发明的一个实施例的 测得ASCII数据的例子的滤波器组输出。图7b所示的谱54表示本发明的一个实施例的平 均ASCII数据的例子的滤波器组输出。用于与图7a和7b二者均相关的本发明的实施例的 滤波器组的横轴涉及具有通过nm指示的范围和向cm-4的复位的横轴以及具有通过％T指示 的范围和向OD的复位的纵轴。
本发明的滤波器组可以在单个单元中结合两个半月形的荧光滤波器。这一滤波器组可以允许同时进行双色荧光检测。
本发明的成像系统可以利用宽场动态成像方案。这样的成像系统可以避免在本发明中结合任何移动部件。例如，本发明可以不结合任何移动部件，例如，滤波器轮和旋转台。现有技术系统需要这样的移动部件，例如，滤波器轮和旋转台，以实现多色(或多路复用)分析中的荧光检测。本发明可用于在没有这样的移动部件的情况下实现多色(或多路复用)分析中的荧光检测。这是本发明相对于现有技术的又一优势。
在本发明执行的分析过程中，可以俘获在微流控装置内移动的微粒的时间序列。在图3a-3f中示出了本发明的微粒检测系统的图示。图3a-3f这六幅图示出了本发明的图像采集系统在分析阶段的不同时间点上拍摄的快照。在这一例子中，T＝0表示图像采集开始。在所述分析阶段内，可以是CMOS探测器或CCD探测器的探测器可以随着细胞25向位 于微流控芯片27的区域内的检测窗口26的区域内移动而连续拍摄图像。
作为在分析阶段内的时间点上细胞在分析阶段内相对于检测窗口的移动的例子，图3a示出了探测器在T＝0的时间点上俘获的图像，图3b示出了探测器在T＝1秒的时间点上俘获的图像，图3c示出了探测器在T＝2秒的时间点上俘获的图像，图3d示出了探测器在T＝3秒的时间点上俘获的图像，图3e示出了探测器在T＝4秒的时间点上俘获的图像，并且图 3f示出了探测器在T＝5秒的时间点上俘获的图像。
本领域技术人员将认识到，图3a-3f所示的图像只是在本发明的分析阶段内检测窗口中的细胞移动的可能的图像的例子，可以通过其他实施例以及本发明执行的各种分析生成其他图像或细胞移动。此外，本领域技术人员将认识到，所述的可以是CMOS探测器或CCD探测器或者其他类型的探测器的探测器俘获图像的时间间隔可以是任何规律或者不规律的间隔。图3a-3f示出了按照1秒的间隔俘获的图像，但是所述探测器可以在分析阶段 内按照任何间隔俘获图像。
在采用本发明时，诸如血液样品的样品进入所述分析室可以触发诸如CMOS探测器或CCD探测器的探测器开始数据采集阶段或过程。本发明执行的数据采集可以包括采集图像，如文中所述。对所采集的图像的分析可以涉及计算流经所述检测窗口的诸如感兴趣的荧光微粒的微粒或细胞的数量。本发明可以利用这一计算生成最终的细胞计数。
在本发明的一些实施例中，由于在流控芯片内的缓慢流控移动以及所要分析的样品的大容积的原因，可能必须要记录和处理大量的图像。
本发明可以结合包括可以用于引入样品细胞的引入入口的流控装置、可以对样品细胞进行准备以供分析的准备室、可以如文中讨论的对细胞进行分析的细胞分析室以及用于收集废弃细胞的废料贮存器。可以将本发明的微流控装置的入口和腔室连接为，将所述引入入口连接至所述准备室，从而使引入到所述装置的细胞可以流到所述引入入口内，并且通过所述引入入口流入并经过所述准备室。将所述准备室连接至所述分析室，从而使细胞可以从所述准备室流入并通过所述分析室。将废料贮存器连接至所述分析室，并且在本发明的一些实施例中可以将其连接至所述准备室，从而使细胞流入到所述废料贮存器内，并将其收集在所述废料贮存器内。
可以通过将废料贮存器从所述装置上拆卸下来并处理到其中收集的细胞而将所述废料贮存器中收集的细胞处理掉。在本发明的这样的实施例中，可以将所述废料贮存器重新附着到本发明上。在本发明的一些实施例中，所述废料贮存器或者容纳到所述废料贮存器内的容器可以是一次性的，从而将针对每次分析或者在分析之间按照间隔向本发明引入新的无菌废料贮存器或容器。本领域技术人员还将认识到，也可以在本发明的系统、装置和方法中结合其他处理废料贮存器中收集的细胞的方法，例如，从废料贮存器去除细胞的机构、在废料贮存器中结合的可以收集细胞并且在在从废料贮存器拆卸下来时可抛掉的可拆卸收集容器、应用于所述废料贮存器的清理机构或者任何其他去除所述废料贮存器中收集的细胞的机构。
可以在所述分析室内结合本发明的光学成像系统，例如，图2所示的系统，从而使文中描述的光学成像系统和利用所述光学成像系统的方法在细胞流经所述分析室的同时出现。还可以将图3a-3f所示的检测窗口结合到所述分析室内，由此在细胞流经所述分析室时，细胞将在所述检测窗口之上或者通过所述检测窗口流过。
细胞在本发明中的借以通过所述光学成像系统的一次性试剂盒(例如，流控芯片)的流控移动可以完全由毛细力驱动。如文中所述，驱动细胞的毛细力应用可以消除在本发明中结合诸如真空泵的复杂流控驱动部件的必要性。因此，本发明可以不包括任何复杂的流控驱动部件，例如，真空泵。
细胞样品可以流经所述一次性试剂盒，例如，微流控芯片。可以使所述样品与诸如慢干化学试剂的试剂混合。可以将所述试剂涂覆到所述微流控芯片的表面上。
在本发明的一个实施例中，可以采用无源微流控混合器准备用于后续的光学分析的样品。可以将所述无源微流控混合器置于所述准备室或分析室内。作为例子，所述无源微流控混合器可以执行准备样品的步骤，从而采用带有荧光标签的抗体标示感兴趣的细胞。所述无源混合方案可以消除在本发明中包含更加笨重的有源器件的必要性。因此，本发明可以代表与已知的现有技术系统相比具有降低的总仪器复杂性的系统和装置。
可以在本发明中结合检查和测量激发出的信号(例如，激发出的荧光信号)的询问线或询问区。所述激发出的信号可以是通过作用于流经的细胞样品的光学成像系统的光纤/光导创建的。可以采用激励滤波器盖覆所述引导。
所述询问线或者询问区可以是由所述探测器的尺寸界定的，例如所述探测器可以是CMOS探测器或CCD探测器。由于细胞枚举在本发明中完全是动态完成的，因而对于本发明而言优选实现表现良好的细胞流动模式。为了实现表现良好的细胞流动模式，可以通过使流动严格具有层流性的方式设计窄询问区的微流控通道。作为例子，可以将所述通道设计为具有特定的尺寸，例如，获得大约15微米的深度和小于大约500微米的宽度的尺寸。可以选择所述通道的具体尺寸，以获得提高的采集图像质量和提高的动态细胞检测准确度。
图1和图2示出了本发明的细胞/微粒检测和分析平台的光学成像系统的可能的配置。所述光学成像系统可以结合置于光学探测器的前面的单个光学滤波器或者滤波器阵列。这一元件配置可以消除现有技术细胞分析系统、装置和方法中为了实现多色或多路复用分析中的荧光检测所需的任何额外部件。因此，本发明可以不结合任何额外的移动部件就能实现多色或多路复用分析中的荧光检测。
诸如血液样品的细胞样品进入所述分析室可以触发本发明的光学成像系统中的探测器开始俘获图像。所述探测器可以俘获所述分析室的作为检测窗口的部分的图像，如图3a-3f所示。可以将所述检测窗口置于所述一次性试剂盒的部分之上或其上面，或者置于整个试剂盒的之上或其上面。根据分析室内的检测窗口的构造和定位，所述样品可以在所述检测窗口之下或者之上流动。
随着所述流控样品移动到所述分析室内并填充所述分析室，所述探测器可以按照规律或者不规律的间隔随着时间的推移连续俘获光学图像。一旦整个分析室被完全填充，就可以停止图像俘获过程。
本发明可以出于对样品结果进行分析以及生成分析结果的目的向所述图像应用分析方法。作为所述分析方法的部分，可以结合所述探测器俘获的所有图像。所述分析方法可以涉及对采集到的图片的图像分析，其中，可以计算在检测窗口的下面流过的感兴趣的荧光微粒的数量。所述计算可以导致最终的细胞计数的生成。
本发明可以涉及细胞样品在光学成像系统的试剂盒内的缓慢流控移动，以及所要分析的大的样品容积。因此，作为本发明的分析方法的部分可能必须要记录和处理显著的可能是很大量的图像。可以将所述图像存储到处于本发明的装置内部或外部的存储机构内。可以通过有线或无线连接将所述存储机构链接或者以其他方式连接至本发明。例如，本发明的一个实施例可以包括结合了本发明的平台的诸如手持式装置的便携式装置。在本发明的这样的实施例中，可以将所述光学成像系统的探测器俘获的在所述检测窗口之上或之下流动的细胞样品的图像存储到可以处于所述装置的内部的存储单元内。在本发明的另一实施例中，可以将所述图像存储到处于所述装置的外部的存储单元内。可以通过有线或无线连接将所述外部存储单元链接至所述装置。
本发明的分析方法还可以结合图形处理单元，其可用于对本发明的光学成像系统的探测器俘获的图像中的一幅或多幅进行处理和分析。在本发明的一个实施例中，一旦采用细胞样品填充了所述分析室，所述光学成像系统的可以是CMOS探测器或CCD探测器的探测器就可以俘获所述分析室内的样品的一幅或多幅静态光学散射图像。所述探测器可以在所述光学成像系统的探测器俘获了本发明的分析方法根据文中描述的方法进行细胞计数所需的所有图像之后俘获散射图像，或者所述探测器可以在俘获本发明的分析方法用以进行细胞计数所需的图像之间间歇性地俘获散射图像。所述探测器俘获的散射图像可以提供本发明可以用来研究诸如血液样品的细胞样品的更加精细的细节的静态曝光。对更加精细的细节的研究可以提供有关样品或样品中的具体细胞的额外信息，例如，细胞/微粒形态、载体溶液的光学密度等。可以相对于作为样品来源的人在疾病和化验的诊断和/或监测中利用这一信息。例如，可以利用所述信息实施疟疾和肺结核诊断。
本发明可以结合软件或者其他计算程序元件。本发明的一个实施例可以结合用于实施对采集到的图片的图像分析的图像分析程序，其中，可以计算出在检测窗口的下面流过的感兴趣的荧光微粒的数量和/或最终的细胞计数，如文中所述。所述图像分析程序可以利用所述光学成像系统的探测器俘获的图像。所述图像可以是荧光图像，可以由所述探测器将所述图像直接传送至图像分析程序，或者将所述图像从所述探测器传送至单元的存储机构，并由所述图像分析程序从存储单元对所述图像进行访问。所述图像分析成像可用于通过有线连接或者通过无线方式访问存储在存储单元内的图像。
所述图像分析程序可以结合诸如定制设计算法的算法，所述算法可用于跟踪所述探测器俘获的图像中所示的感兴趣的细胞。例如，所俘获的图像可以示出检测窗口的入口区域，从而在每一俘获的图像帧内对检测窗口的入口区域进行扫描。通过按照图像俘获顺序对俘获图像进行分析，所述图像分析程序可以用于随着样品在检测窗口之上或者之下流过而跟踪微粒/细胞样品中的新的事件。
所述图像分析程序可以用于检测样品中的强度水平。例如，可以对荧光细胞样品的图像进行分析以检测显示出了预定强度水平(例如，超过在图像分析程序中设置的预定阈值的强度水平)的像素组。作为例子，在本发明的实现了细胞样品在微通道内的严格层流性流控流动的实施例中，所述图像分析程序可以识别出在接下来的帧内预计具有荧光微粒的小的区域。由于在这一分析方法中所述图像分析程序只对每一图像的整体中的一小部分进行处理，因而可以提高处理速度，并且可以降低计算能力要求。如果帧速率超过15帧 /秒左右，尤其会出现这些成果。
对于跟踪每一图像帧内的带有荧光标签的对象的位置的成像分析程序而言，可以将虚拟边界框放置到每一细胞上，由此所述成像分析程序可以识别并记录每一细胞的最大和最小x和y坐标。可以计算每一边界框的中心位置，并将其标为细胞的当前位置。可以 针对俘获的每一图像帧重复这一过程，并对其进行分析，以生成最终的枚举结果。
除了成像分析程序对目标群体进行进入扫描之外，还可以在细胞离开检测窗口区域时检测和计量感兴趣的细胞。所述成像分析程序可以实施这种类型的离开细胞分析，以确保在细胞进入检测窗口区域时对细胞进行的计数的准确性。因此，这一离开细胞分析能够提供对进入检测窗口区域的细胞的计数的验证。因此，在成像分析程序执行的本发明的分析方法中结合离开细胞分析可以减少、实际上消除或者消除仍然附着在检测窗口内的微通道的表面上的细胞引入的误差。其又可以提高本发明的结果的准确性。
可以利用流速特征的各个方面设计所述微流控装置或芯片。例如，在本发明的一个实施例中，基于所获得的数值模拟结果设计微流控芯片。可以由所收集的这样的数据，例如从图9a-9d所示的图像收集到的数据，估算流体速度，并且可以对其绘图，如图8a和8b 所示。实验结果可能与理论预期吻合得很好。所述绘图可以示出表示流体流动速度的流速56，如图8a所示，或者所述绘图可以示出表示通道填充时间的每一行程时间58，如图8b所示。图8a和8b所示的绘图对应于图6a和6b所示的迂回(serpentine)微流控芯片结构。 因而，可以在产生微流控芯片设计之前建立数字模型。这一例子中的模型模拟采用连接两 个贮存器的直通道的简单毛细微流控系统中的流控运动。
本发明可以结合执行对本发明应用的参数的优化的机构。在本发明的实施动态计数以确定细胞/微粒统计学数据的实施例中，光学探测器的曝光时间可以是优化计数准确性的最重要的参数。在信号背景噪声比提高时，可以使本发明的性能最大化。实现这一最大化的能力受到光学成像系统的检测俘获的图像的曝光时间的影响。如果探测器的积分时间过短，那么所述探测器俘获的荧光信号可能会低，并且可能损害信号背景比。另一方面，如果积分时间过长，样品中的细胞可能行进得过快，从而使探测器难以俘获这样的细胞的图像。如果细胞流过而未被探测器俘获到图像中，并因此而未进行登记，那么其可能导致计数误差和分析结果的误差。本发明的最佳积分时间应当允许样品中的带有荧光标签的细胞产生与背景噪声相比充分高的信号。驱动探测器的电子电路也应当足够快，从而以适当的采样速率俘获所有感兴趣的细胞/微粒。
图9a-9d示出了探测器曝光时间的影响的例子。图9a示出了光学成像系统的探 测器以50ms的曝光俘获的图像，S/B：3/2。图9b示出了光学成像系统的探测器以25ms的 曝光俘获的图像，S/B：1300/900。图9c示出了光学成像系统的探测器以15ms的曝光俘获 的图像，S/B：750/550。图9d示出了光学成像系统的探测器以10ms的曝光俘获的图像，S/ B：695/500。图9a-9d的比较表明，在较短的曝光下细胞形状60(在图像中被示为黑暗背景 内的亮的形状)显得更圆，因为在较短的曝光下信号背景比更低。
为了表明本发明相对于现有技术的优势，将本发明的实施例与金标准流式细胞仪进行比较。采用这一方案，对在磷酸盐缓冲盐水(PBS)溶液中与藻红蛋白(PE)燃料轭合的6-um聚合物微球粒实施枚举测量。在Olympus BX50竖式荧光显微镜上执行初始实验。将 带通滤波器组用于荧光激发和发射测量。获得了1007微粒/μL的平均计数，而所述流式 细胞仪采用同样的样品生成了970微粒/μL的计数。
本发明的用于进行比较的实施例由现成的光学部件和机械部件构成。所述比较涉及测量整个血液样品中的CD4T细胞浓度。采用处于高浓度和低浓度上的细胞质控品对微流控芯片进行测试，所述细胞质控品是用于校准流式细胞仪系统的稳定化血液样品。在稳定化血液样品的测试中采用相同的荧光染料。所述测试生成了620个细胞/微升的平均计数值，而所述流式细胞仪则测得670个细胞/微升的值。
图10示出了在金标准流式细胞仪(现有技术)62和被描述为ChipCare原型64的 本发明上的测试的结果的比较，其中，示出了宽场动态计数系统和流式细胞仪测试结果。
还执行了线性度测试，以说明现有技术流式细胞仪和本发明之间的差异。在图11的表格66中示出了所述测试的结果。在本发明的平台上测试了CD4枚举化验感兴趣的细 胞群体的从150/μL到720/μL的范围，如图11所示。所述测量是通过与常规的现有技术 临床流式细胞仪的直接比较完成的，并且所述比较是在具有临床相关性的细胞群体的范围 上实施的。所述比较的结果表明在两个测量之间存在98.6％的一致性。(图11的表格66中 所示的每一数据点是针对该范围获得的计数结果的平均值。)
本发明可以用于执行单色或多色成像。如图12所示，本发明的实施例可用于执行双色成像。通过多色成像，本发明表现出了多路复用能力，由此可以生成单独的细胞群体的统计学数据和多个细胞类型的存在差异的统计学数据。可以在本发明的光学成像系统中包含滤波器组，其包括结合放置到光学探测器的前面的两个半月形光学滤波器。在本发明的实施例中，可以将两个半月形光学滤波器并排放到一起。所述的两个半月形光学滤波器还可以是针对本发明的实施例定制设计的。
采用具体的荧光染料为标签的微粒可以出现在光学探测器的对应屏板/区域内。在本发明的实施例的双色成像的演示例子中，如图12所示，所采用的两种荧光染料为PE 和PE-Cy5。使每种燃料与具体的细胞轭合，从而采用PE染料对CD4细胞进行标示，而采用 PE-Cy5分子作为CD45细胞的标签。检测区域的左半部分68以第一荧光标签(PE)的呈现绿 色的发射波长俘获样品的图像，而检测区域的右侧屏板70则以第二荧光标签(PE-Cy)的呈 现为红色的发射波长记录样品的图像。在所述演示中采用这一方案测量两个细胞群体CD4 和CD45。本发明能够通过这两组图像的结合和比较测量带有标签的细胞的群体。
本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的范围的情况下也可以实践文中描述的实施例的各种变型。因此，其他修改也是可能的。

Claims (21)

1.一种细胞检测和分析系统，其特征在于，包括：
(a)结合了微流控通道的流控芯片，其用于使一个或多个细胞在所述微流控通道内流动：
(b)被设置为指向所述流控芯片或者所述流控芯片的一部分的光源：以及
(c)用于俘获在所述流控芯片内流动的所述一个或多个细胞的一幅或多幅图像的检测模块。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流控芯片结合了检测窗口，并且所述检测模块用于俘获在所述流控芯片内流动通过所述检测窗口的所述一个或多个细胞的图像。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光源是置于所述流控芯片之上或者之下的照明源。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测模块结合了CMOS探测器或者CCD探测器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测模块结合了图像分析程序，其用于对由所述检测模块俘获的所述一幅或多幅图像进行分析，以生成分析结果。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述图像分析程序生成诊断结果。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统是便携式的。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，可以将所述流控芯片、光源和检测模块结合到单个外壳内。
9.一种用于细胞检测和分析的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(a)将具有一个或多个细胞的细胞样品引入到流控芯片：
(b)使所述细胞样品通过所述流控芯片内的微流控通道流动：以及
(c)对光学成像模块进行操作，从而对在所述流控芯片内流动的所述细胞样品进行分析。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤：
(a)所述光学成像模块对探测器进行操作，以俘获流经所述流控芯片的检测窗口部分的所述细胞样品的一幅或多幅图像：
(b)所述光学成像模块对图像分析程序进行操作，从而对所述一幅或多幅图像进行分析：以及
(c)所述图像分析程序生成与所述细胞样品相关的细胞分析结果。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括步骤：所述图像分析程序生成与所述细胞样品相关的诊断结果。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括步骤：所述光学成像模块应用一项或多项计算和一个或多个算法以分析所述细胞样品。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括步骤：
(a)创建结合了所述流控芯片和光学成像模块的便携式装置：
(b)用户携带所述便携式装置到各种地点以执行细胞检测和分析。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括步骤：携带所述便携式装置以在下述地点中的一个或多个地点执行细胞检测和分析：一个或多个偏远地点：一个或多个发展中地点：一个或多个发达地点。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括步骤：将所述光学成像系统对所述细胞样品的分析存储到存储机构中。
16.一种用于细胞检测和分析的设备，其特征在于，包括：
(a)一个或多个外壳：
(b)结合了微流控通道的流控芯片，细胞样品的一个或多个细胞在所述流控芯片内通过所述微流控通道流动：
(c)结合在所述一个或多个外壳中的一个外壳中的光学成像系统，在将所述光学成像系统设置为指向所述流控芯片或者所述流控芯片的一部分时，所述光学成像系统用于俘获在所述流控芯片内流动的所述一个或多个细胞的一幅或多幅图像；以及
(d)用于利用所述一幅或多幅图像生成细胞样品分析结果的细胞样品分析机构。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，还包括具有下述部件的所述流控芯片：
(a)将所述细胞样品通过其引入到所述微流控通道的入口；
(b)能够使所述细胞样品通过其从所述流控芯片移除的出口；以及
(c)置于所述流控芯片内的柱。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括置于所述出口附近的废料贮存器，所述废料贮存器用于在所述细胞样品流经所述微流控芯片之后收集所述细胞样品。
19.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，还包括结合到作为便携式、手持式外壳的所述一个外壳中的所述流控芯片、所述光学成像系统和所述细胞样品分析机构。
20.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，还包括连接至所述设备的手持式装置，由此能够通过所述手持式装置将所述细胞样品分析呈现给用户。
21.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，还包括用于应用多荧光检测的所述光学成像系统和细胞分析机构。
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